РАДИОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Керчь

Автор: Титов Анатолий Яковлевич, ст. преподаватель кафедры "Судовождение" КГМТУ

Рецензенты:

Малков Сергей Витальевич, ст. преподаватель кафедры "Судовождение" КГМТУ;

Даниленко Николай Васильевич, начальник отдела связи ППО "Югрыбпоиск";

Конспект лекций рассмотрен и одобрен на заседании кафедры "Судовождение" КГМТУ, протокол № 8 от 29.04.09 г.

Конспект лекций рассмотрен и одобрен на учебно-методическом совете КГМТУ, протокол № 9 от 17.06.09 г.

Конспект лекций утвержден на ученом совете КГМТУ, протокол № 6 от 26.06.09 г.

© Керченский государственный морской

технологический университет

Настоящий конспект лекций разработан на основе рабочих программ КМТИ по дисциплине "Радиотехника и электроника" для дневного отделения специальностей "Судовождение", "Судовождение и промышленное рыболовство" и "Оборудование предприятий рыболовства и аквакультуры".

В нем изложены основные сведения об информационных системах, принципах построения систем связи, линейных и нелинейных радиотехнических цепях, а также приведено описание устройства и работы основных типов электровакуумных, газоразрядных и полупроводниковых приборов.

Материалы, изложенные в настоящем конспекте, могут быть использованы также студентами заочных отделений соответствующих специальностей, а также слушателями ФПК.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Задачи радиотехники и электроники. Области их применения - - 11

Раздел 1. Сигналы и информация

Глава 1. Общие сведения об информации

§ 1. Разделы науки, изучающие вопросы информации - - - 12

§ 2. Преобразование и передача информации - - - - - - - - 12

§ 3. Понятие о сигналах и сообщениях - - - - - - - - - - - - - - 13

§ 4. Кодирование и представление сообщений - - - - - - - 14

§ 5. Количественная мера информации - - - - - - - - - - - - -16

§ 6. Параметры информационных систем - - - - - - - - - - - - 19

Глава 2. Свойства сигналов и воздействий

§ 1. Классификация сигналов - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20

§ 2. Основные характеристики сигнала - - - - - - - - - - - - - - 21

Раздел 2. Системы связи

Глава 1. Принцип построения систем связи - - - - - - - - - - - - - 21

Глава 2. Каналы связи

§ 1. Общие сведения - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 23

§ 2. Классификация каналов связи - - - - - - - - - - - - - - - - 23

§ 3. Основные характеристики каналов связи - - - - - - - - 24

Глава 3. Непрерывный радиоканал связи

§ 1. Принцип работы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 24

§ 2. Параметры - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 25

§ 3. Структурная схема - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 25

Глава 4. Дискретный канал связи

§ 1. Общие сведения - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 28

§ 2. Состав - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 28

§ 2. Параметры - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 28

§ 3. Структурная схема - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29

Раздел 3. Колебания и волны

§ 1. Общие сведения о переменном токе - - - - - - - - - - - 29

Глава 1. Линейные радиотехнические цепи с активными и ре-

активными элементами

§ 1. Общие сведения о линейных радиотехнических цепях - - 31

1.1. Активное сопротивление в цепи переменного тока - - 33

1.2. Индуктивность в цепи переменного тока - - - - - 33

1.3. Емкость в цепи переменного тока - - - - - - - - - - - 35

§ 2. Электрические колебательные контуры

2.1. Последовательный колебательный контур

2.1.1. Схема последовательного контура - - - - - 37

2.1.2. Векторные диаграммы - - - - - - - - - - - - - - 38

2.1.3. Ток в контуре - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 39

2.1.4. Резонансная кривая - - - - - - - - - - - - - - - - 41

2.1.5. Напряжение на реактивных элементах - - 42

2.2. Параллельный колебательный контур

2.2.1. Схема - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 42

2.2.2. Векторные диаграммы - - - - - - - - - - - - - - 43

2.2.3. Сопротивление контура при резонансе - - 43

2.2.4. Полоса пропускания - - - - - - - - - - - - - - - 45

2.3. Собственные колебания в контуре - - - - - - - - - - 46

2.4. Связанные системы колебательных контуров

2.4.1. Общие сведения - - - - - - - - - - - - - - - - - - 48

2.4.2. Трансформаторная связь - - - - - - - - - - - - 48

2.4.3. Автотрансформаторная связь - - - - - - - - - 49

2.4.4. Емкостная связь - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 49

2.4.5. Многоконтурные системы - - - - - - - - - - - 50

2.4.6. Электромеханические фильтры - - - - - - - 51

Глава 2. Линейные радиотехнические цепи с распределенными

параметрами

§ 1. Общие сведения - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 53

§ 2. Первичные параметры длинных линий - - - - - - - - - - - 53

§ 3. Распространение электромагнитной энергии вдоль

бесконечно длинной линии - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 54

§ 4. Длинная линия, разомкнутая на конце - - - - - - - - - - - 56

§ 5. Длинная линия, короткозамкнутая на конце - - - - - - - 58

§ 6. Длинная линия, нагруженная на активное сопротивление - 60

§ 7. Понятие о коэффициентах бегущей и стоячей волн - - 61

Глава 3. Передача энергии СВЧ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62

§ 1. Коаксиальные кабели - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 63

§ 2. Волноводы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 64

§ 3. Объемные резонаторы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 65

Глава 4. Антенны

§ 1. Назначение - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 67

§ 2. Классификация антенн - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 68 § 3. Симметричный вибратор - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 68 § 4. Вертикальная заземленная (штыревая) антенна - - - - 69 § 5. Понятие о действующей высоте антенны - - - - - - - - - 70

§ 6. Направленность действия антенн - - - - - - - - - - - - - - 73

Глава 5. Распространение радиоволн

§ 1. Основные механизмы распространения радиоволн - - 76 § 2. Ионосфера - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 77

§ 3. Формирование радиоволн с различными механизмами

распространения

3.1. Формирование поверхностных волн - - - - - - - - 80

3.2. Формирование ионосферных волн - - - - - - - - - - 80

3.3. Формирование прямых волн - - - - - - - - - - - - - - 81

§ 4. Влияние частоты на формирование радиоволн с раз-

личными механизмами распространения - - - - - - - - - 82

4.1. Поверхностные волны - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 82

4.2. Ионосферные волны - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 83

4.3. Прямые волны - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 84

§ 5. Особенности распространения радиоволн с различными

механизмами

5.1. Разделение спектра радиочастот на диапазоны - - 85

5.2. Распространение длинных и сверхдлинных волн - - 87

5.3. Распространение средних и промежуточных

волн - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 87

5.4. Распространение коротких волн - - - - - - - - - - - - 88

5.5. Распространение ультракоротких волн - - - - - - - 90

Глава 6. Свойства импульсных сигналов

§ 1. Основные виды импульсных сигналов - - - - - - - - - - 91 § 2. Частотный спектр импульсного колебания - - - - - - 92

Глава 7. Дифференцирующие и интегрирующие цепи

§ 1. Дифференцирующая цепь - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 95

§ 2. Интегрирующая цепь - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 98

Раздел 4. Нелинейные цепи и основные нелинейные процессы

§ 1. Нелинейные элементы и их характеристики - - - - - - 100

Глава 1. Преобразование сигналов и спектров

§ 1. Модуляция - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 102

1.1. Амплитудная модуляция - - - - - - - - - - - - - - - - 102

1.1.1.Физические процессы, протекающие при

амплитудной модуляции - - - - - - - - - - - - 103

1.1.2. Однополосная модуляция - - - - - - - - - - - 106

1.2. Частотная и фазовая модуляция - - - - - - - - - - - - 107

§ 2. Классы излучения - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 108

§ 3. Понятие несущей и присвоенной частоты - - - - - - - - 109

§ 4. Детектирование

4.1. Детектирование амплитудно-модулированных

колебаний - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 111

4.2. Детектирование частотно-модулированных

колебаний

4.2.1. Принцип действия частотного детектора с

расстроенным колебательным контуром - - 112

4.2.2. Принцип действия балансного детектора - 113

§ 5. Генерирование колебаний - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 115

5.1. Генерирование синусоидальных колебаний - - - 116

5.1.1. Автогенератор с трансформаторной

обратной связью - - - - - - - - - - - - - - - - - - 116

5.1.2. Трехточечные схемы автогенераторов - - -117

5.2. Генерирование несинусоидальных колебаний - -118

5.2.1. Релаксационный генератор с неоновой

лампой - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 118

5.2.2. Блокинг-генераторы

5.2.2.1. Классификация - - - - - - - - - - - - - - 119

5.2.2.2. Самовозбуждающийся (автоколебательный) блокинг-генератор - - - - 120

5.2.2.3. Ждущий блокинг-генератор - - - - 122

5.2.3. Мультивибраторы - - - - - - - - - - - - - - - - 124

5.2.3.1. Автоколебательный мультивибра-

тор - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 124

5.2.3.2. Ждущий мультивибратор - - - - - - 126

5.2.4. Триггеры

5.2.4.1. Триггер с раздельным запуском - 129

5.2.5. Фантастронные генераторы - - - - - - - - - 131

5.2.5.1. Самовозбуждающийся фантастрон - 131

Раздел 5. Электронные приборы

§ 1. Классификация электронных приборов - - - - - - - - - - 134

5.1. Электровакуумные приборы - - - - - - - - - - - - - - 134

§ 1. Общие сведения об электровакуумных приборах - - - 134

§ 2. Движение электрона в электрическом поле - - - - - - - 134

Глава 1. Электронные лампы

§ 1. Двухэлектродная электронная лампа (диод)

1.1. Принцип работы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 135

1.2. Схемные обозначения - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 139

1.3. Статические характеристики - - - - - - - - - - - - - - 139

1.4. Параметры - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 139

1.5. Применение - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 140

1.5.1. Однополупериодный выпрямитель - - - - 140

1.5.2. Двухполупериодный выпрямитель - - - - 142

1.5.3. Выпрямитель с удвоением напряжения - -143

1.5.4. Сглаживающие фильтры - - - - - - - - - - - - 144

§ 2. Трехэлектродная электронная лампа (триод)

2.1. Принцип работы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 146

2.2. Статические характеристики - - - - - - - - - - - - - - 147

2.3. Параметры - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 148

2.4. Применение - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 150

2.5. Недостатки триодов - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 151

§ 3. Четырехэлектродная электронная лампа (тетрод)

3.1. Принцип работы тетрода - - - - - - - - - - - - - - - - 152

3.2. Лучевой тетрод - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 153

§ 4. Пятиэлектродная электронная лампа (пентод)

4.1. Принцип работы пентода - - - - - - - - - - - - - - - - 153

4.2. Пентод с удлиненной сеточной характеристикой - 154

§ 5. Многосеточные лампы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 154

§ 6. Комбинированные лампы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 155

§ 7. Система обозначений электронных ламп - - - - - - - - - 155

Глава 2. Электронно-лучевые трубки

§ 1. Принцип действия - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 157

§ 2. Электронно-лучевые трубки с электростатическим

управлением - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 158

§ 3. Электронно-лучевые трубки с магнитным управлением - 160

§ 4. Характеристики экранов ЭЛТ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 161 § 5. Условные обозначения - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 162 § 6. Применение электронно-лучевых трубок - - - - - - - - - - 162

Глава 3. Ионные приборы

§ 1. Принцип действия - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 163

§ 2. Приборы с тлеющим разрядом - - - - - - - - - - - - - - - - - - 164

2.1. Неоновые лампы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 165

2.2. Газонаполненные разрядники - - - - - - - - - - - - - - - 166

2.3. Стабилитроны (стабиловольты) - - - - - - - - - - - - - - 166

§ 3. Приборы с дуговым разрядом - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 168

3.1. Газотроны - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -168

3.2. Тиратроны - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 169

3.3. Тригатроны - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 171

3.4. Игнитроны - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 171

§ 4. Обозначения ионных приборов - - - - - - - - - - - - - - - - - - 172

Глава 4. Полупроводниковые приборы

§ 1. Общие сведения о полупроводниковых приборах - - - - 173

§ 2. Полупроводниковые диоды

2.1. Принцип работы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 177

2.2. Вольтамперная характеристика - - - - - - - - - - - - - - 179

2.3. Параметры - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 180

2.4. Классификация - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 180

2.5. Назначение и применение различных типов полу-

проводниковых диодов

2.5.1. Выпрямительные диоды - - - - - - - - - - - - - - 181

2.5.1.1. Полупроводниковые выпрямители - 181

2.5.1.2. Двухполупериодный выпрямитель

мостикового типа - - - - - - - - - - - - 182

2.5.2. Высокочастотные (универсальные) диоды -183

2.5.3. Импульсные диоды - - - - - - - - - - - - - - - 183

2.5.4. Варикапы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 183

2.5.5. Стабилитроны - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 183

2.5.6. Стабисторы - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 184

2.5.7. Туннельные и обращенные диоды - - - - - 184

2.5.8. Фотодиоды - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 185

2.5.9. Светодиоды - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 185

2.5.10. Магнитодиоды - - - - - - - - - - - - - - - - - - 185

2.6. Обозначения полупроводниковых диодов - - - - 185

§ 3. Тиристоры - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 186

§ 4. Полупроводниковые триоды

4.1. Назначение - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 189

4.2. Принцип действия биполярных транзисторов - 189

4.3. Устройство и работа биполярных транзисторов

4.3.1. Транзисторы типа “p-n-p”- - - - - - - - - - - 190

4.3.2. Транзисторы типа “n-p-n” - - - - - - - - - - - 192

4.4. Характеристики биполярных транзисторов - - - 192

4.5. Особенности различных схем включения

биполярных транзисторов

4.5.1. Схема с общей базой - - - - - - - - - - - - - - 193

4.5.2. Схема с общим эмиттером - - - - - - - - - - 195

4.5.3. Схема с общим коллектором - - - - - - - - - 196

4.6. Устройство и работа униполярных (полевых)

транзисторов

4.6.1. Общие сведения - - - - - - - - - - - - - - - - - - 197

4.6.2. Полевые транзисторы с “p-n”- переходом - 198

4.6.3. Полевые транзисторы с изолированным

затвором - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 199

4.6.4. Характеристики полевых транзисторов - 199

4.7. Классификация транзисторов - - - - - - - - - - - - - ­- - - 201

4.8. Система обозначений транзисторов - - - - - - - - - - - - 201

§ 5. Общие сведения о микроэлектронике

5.1. Терминология - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 202

5.2. Основные логические элементы - - - - - - - - - - 204

5.3. Условные обозначения - - - - - - - - - - - - - - - - - 205

Перечень использованной литературы - - - - - - - - - - - - - - - 206